農田水利土壤鹽堿化防治技術與灌溉模式優化研究

摘要：我國鹽堿化土壤分布廣泛，嚴重威脅農田生態與農業生產。本文針對農田水利土壤鹽堿化問題，系統研究物理改良、化學調控、生物修復等防治技術，同時深入探討滴灌、噴灌、智能灌溉等優化灌溉模式。通過實驗數據與案例分析表明，綜合運用暗管排鹽技術與滴灌模式，可使土壤含鹽量降低45%，作物產量提高38%。結合GIS技術構建的智能灌溉系統，能精準控制灌溉水量，減少水資源浪費30%以上，為鹽堿地治理與高效農業發展提供科學依據與實踐路徑。

關鍵詞：土壤；鹽堿化；灌溉模式；農田水利

在我國干旱、半干旱地區，土壤鹽堿化問題日益嚴峻。據統計，全國鹽堿化土壤面積已達1.5億hm2，約占耕地總面積的10%。在很多地區，因不合理灌溉與排水不暢，部分農田土壤含鹽量超過3‰，導致作物生長受阻甚至絕收，嚴重影響農業可持續發展。鹽堿化土壤中過高的鹽分濃度破壞土壤團粒結構，使土壤板結硬化，透水性和透氣性下降。同時，高鹽堿環境抑制作物根系對水分和養分的吸收，造成作物生理干旱與營養失衡。傳統大水漫灌的灌溉方式進一步加劇鹽分在土壤表層積聚，形成惡性循環。因此，探索有效的土壤鹽堿化防治技術與優化灌溉模式，成為改善農田水利條件、提升土地生產力的關鍵任務。

1 土壤鹽堿化的物理改良技術

1.1 深耕翻土與平整土地

深耕翻土能夠打破犁底層，改善土壤通氣性和透水性，促進鹽分向下層土壤遷移。在山東東營鹽堿地改良項目中，通過深耕30～40 cm，配合平整土地，使土壤容重從1.5 g/cm3 降至1.3 g/cm3，孔隙度增加15%。平整后的土地避免了局部積水導致的鹽分積聚，使灌溉水能夠均勻下滲，有效降低表層土壤鹽分含量[1]。經過1年的改良，項目區土壤含鹽量從2.8‰下降至1.5‰，小麥出苗率提高40%。

1.2 暗管排鹽技術應用

暗管排鹽通過在地下鋪設滲水管網，將多余的灌溉水和鹽分排出農田。江蘇鹽城某農場采用管徑8 cm、間距8 m的PVC波紋暗管，埋深1.2 m，形成地下排水系統。監測數據顯示，暗管鋪設后，土壤地下水位平均下降30 cm，土壤含鹽量在3年內從3.2‰降至1.2‰。該技術不僅有效控制鹽分積聚，還能在雨季快速排除積水，避免土壤次生鹽堿化。據測算，應用暗管排鹽技術后，農場棉花產量提高35%，經濟效益顯著提升。

1.3 洗鹽灌溉技術優化

洗鹽灌溉是利用大量淡水沖洗土壤，將鹽分淋洗至深層土壤。在寧夏引黃灌區，通過優化洗鹽灌溉制度，采用“先灌后排”的方式，每次灌溉水量控制在 200～250 m3/畝，灌溉后及時排水。經過2個灌溉周期，土壤含鹽量從2.5‰降至1.0‰；同時，結合地膜覆蓋技術，減少水分蒸發，抑制鹽分返鹽，進一步鞏固洗鹽效果。該技術的應用使灌區水稻產量從400 kg/畝提升至600 kg/畝，實現鹽堿地的高效利用。

2 土壤鹽堿化的化學調控手段

土壤鹽堿化的化學調控通過針對性地添加化學物質，改變土壤理化性質，降低土壤鹽堿度，為作物生長創造適宜環境。相較于物理改良的工程化手段與生物修復的生態化路徑，化學調控憑借精準干預和快速見效的特性，在鹽堿地治理中占據重要地位。其核心邏輯在于利用化學反應消除土壤中過量的鈉離子、調節酸堿度，并優化土壤水分與養分平衡。

2.1 土壤改良劑的使用

石膏作為傳統鹽堿地改良劑，其核心成分硫酸鈣（CaSO4）通過離子交換機制發揮作用。在甘肅河西走廊鹽堿地，土壤過量的鈉離子（Na+）致使土壤板結、堿性增強，而石膏中的鈣離子（Ca2+）能夠置換土壤膠體表面的鈉離子，形成可隨水淋洗的硫酸鈉（Na2SO4）。試驗數據顯示，每畝施用500 kg石膏后，土壤pH從8.5降至7.8，交換性鈉含量減少30%，有效緩解了土壤堿化問題。

腐植酸類改良劑則從土壤結構改良與保水保肥角度切入。新疆某地鹽堿地施用腐植酸后，其大分子結構與土壤顆粒結合，形成穩定的團聚體，使土壤團聚體穩定性提高25%，孔隙結構得到優化。同時，腐植酸表面豐富的官能團能夠吸附土壤中的鹽分離子，降低鹽分活性，最終使土壤含鹽量降低20%。此外，腐植酸還能螯合土壤中的鐵、鋅等微量元素，提升養分有效性，為作物生長提供更優環境。

2.2 酸性肥料的中和作用

酸性肥料如硫酸銨[（NH4）2SO4]、過磷酸鈣

[Ca（H2PO4）2]的施用，本質上是通過酸堿中和反應調節土壤pH。在內蒙古河套灌區，長期灌溉導致土壤堿性物質積累，pH高達8.8。通過每畝增施15～20 kg 硫酸銨，銨根離子（NH4+）在土壤微生物作用下氧化為硝酸根離子（NO3-），釋放出氫離子（H+），與土壤中的氫氧根離子（OH-）結合，促使土壤pH降至8.2。

這一過程不僅調節了酸堿度，還同步補充了作物生長所需的氮素和磷素。酸性環境的改善顯著促進了土壤微生物活動，以氨化細菌和硝化細菌為例，其活性提高后加速了土壤中有機氮的分解與轉化，使土壤養分有效性大幅提升。田間對比試驗顯示，施用酸性肥料的地塊玉米產量比對照地塊提高28%，同時玉米籽粒的蛋白質含量也有所增加[2]。

2.3 保水劑與調理劑的協同應用

保水劑與調理劑的聯合施用，是應對鹽堿地干旱與鹽分上移雙重難題的創新方案。在青海柴達木盆地，極端干旱氣候與高蒸發量導致土壤鹽分極易隨水分上升至表層。保水劑（如聚丙烯酰胺類高分子聚合物）通過分子鏈上的親水基團吸收大量水分，使土壤含水量提高12%，有效抑制了鹽分的向上遷移；而土壤調理劑（如膨潤土、硅藻土）則通過填充土壤孔隙、改善土壤顆粒排列，降低土壤容重，增強土壤透氣性。

二者按1∶2比例混合施用后，土壤結構得到顯著優化，鹽分上升速率降低 40%。持續2年的改良試驗表明，試驗區枸杞產量提高30%，果實中多糖、類胡蘿卜素等營養成分含量提升15%～20%。此外，保水劑與調理劑的協同作用還減少了灌溉頻率，在節水30%的同時，避免了因過度灌溉引發的地下水位上升和次生鹽堿化風險，實現鹽堿地土壤水分-鹽分-結構的綜合調控。

3 土壤鹽堿化的生物修復途徑

3.1 耐鹽植物的篩選與種植

篩選耐鹽植物是生物修復鹽堿地的重要手段，其核心在于利用植物對鹽分的耐受和吸收能力，逐步改善土壤生態環境。在天津濱海鹽堿地，科研團隊通過多年試驗，篩選出鹽地堿蓬、田菁等耐鹽先鋒植物進行種植。這些植物具有特殊的生理結構和代謝機制，如鹽地堿蓬的肉質化葉片能夠儲存大量鹽分，而田菁則可通過根系分泌有機酸，中和土壤堿性物質[3]。

種植3年后，監測數據顯示土壤含鹽量從3.5‰顯著降至1.8‰。這一過程不僅是鹽分的物理轉移，更伴隨著土壤生態系統的重建。植物枯枝落葉分解后，形成腐殖質，使得土壤有機質含量從0.8%提高至1.5%。腐殖質的增加有效改善了土壤團粒結構，提升了土壤保水保肥能力。同時，有機質為土壤微生物提供了豐富的碳源，促使土壤微生物數量增加50%，微生物活動的增強進一步促進了土壤養分循環和鹽分轉化。在山東東營鹽堿地，通過種植沙棗、枸杞等經濟耐鹽植物，不僅實現了土壤改良，還形成了特色產業。沙棗果實可加工成果醬、果酒，枸杞則成為當地重要的經濟作物。這種“生態-經濟”協同修復模式，使鹽堿地治理產生了顯著的社會效益和經濟效益，為鹽堿地生態修復提供了新的思路。

3.2 微生物菌劑的應用

微生物菌劑在鹽堿地修復中扮演著關鍵角色，它通過一系列代謝活動來調節土壤理化性質，從而降低土壤含鹽量與堿性。在全國范圍的鹽堿地改良實踐中，諸多研究都證實了微生物菌劑的顯著效果。例如，部分科研團隊將解磷解鉀菌劑施用于鹽堿土壤，這些微生物能夠把土壤里難溶性的磷、鉀元素轉化為植物可直接吸收利用的形態。研究數據顯示，施用后土壤中有效磷含量提升了30%，有效鉀含量提高了25%，極大地改善了土壤養分供應狀況。

在甘肅地區，微生物菌劑的應用也取得了一定成果。微生物在代謝過程中會產生諸如檸檬酸、蘋果酸等有機酸，這些有機酸能夠中和土壤中的堿性物質，降低土壤pH。在甘肅某鹽堿地試驗中，施用菌劑后，土壤pH從8.6下降至8.2，為作物生長營造了更為適宜的酸堿環境。不僅如此，微生物菌劑還能促進土壤團聚體的形成，增強土壤結構穩定性，提升土壤通氣性和透水性。在甘肅部分地區將耐鹽微生物菌劑與有機肥配合施用，不但有效降低了土壤含鹽量，還增強了作物的抗逆性。相關試驗數據表明，施用菌劑的農田作物發芽率提高了25%，發病率降低了18%，作物產量和品質都得到了顯著提升。微生物菌劑的應用，為甘肅鹽堿地土壤改良提供了綠色、高效的技術手段。

3.3 綠肥還田技術推廣

綠肥還田技術主要利用綠肥作物生長過程中對土壤養分的富集和轉化能力，以此實現鹽堿地的培肥改良。在全國多地，紫云英、苜蓿等綠肥作物的種植和翻壓還田都取得了良好成效。紫云英根系中的根瘤菌具備強大的固氮能力，能將空氣中的氮氣轉化為植物可利用的銨態氮。據統計，每畝紫云英鮮草產量可達2 000 kg，翻壓還田后，土壤有機質含量增加0.3%，全氮含量提高15%。綠肥作物的根系在生長時能夠穿透緊實的土壤層，改善土壤結構，增加土壤孔隙度。同時，綠肥還田后，在微生物的分解作用下，會釋放出大量的二氧化碳和有機酸，這些物質能夠促進土壤中難溶性鹽類的溶解和淋洗，進而降低土壤含鹽量。

在甘肅，綠肥還田技術也得到了積極推廣。在一些地區連續種植綠肥3年后，土壤含鹽量從2.2‰降至1.0‰，土壤通氣性和透水性得到顯著改善。例如在甘肅部分灌區，將綠肥還田與秸稈覆蓋技術相結合，進一步增強了鹽堿地改良效果。秸稈覆蓋減少了土壤水分蒸發，抑制了鹽分向土壤表層積聚，同時為土壤微生物提供了豐富的碳源，促進了綠肥的分解和轉化。該技術的應用使當地農作物產量提高了32%，實現了鹽堿地的可持續利用。

4 農田灌溉模式的優化創新

4.1 滴灌技術的精準應用

滴灌技術是鹽堿地灌溉模式優化的重要方向，它借助管道系統將水和肥料精準地輸送到作物根部，最大程度減少水分蒸發和深層滲漏。在甘肅部分地區，傳統漫灌方式下，每畝灌溉水量較高，而采用滴灌技術后，節水效果顯著。滴灌技術在鹽堿地改良中優勢獨特。由于滴灌屬于局部濕潤灌溉，水分以點源形式向四周擴散，鹽分也隨之向周邊和深層土壤遷移，有效降低了作物根區的土壤含鹽量。監測數據表明，滴灌農田土壤含鹽量比漫灌農田低35%，為作物生長創造了優良的土壤環境。

此外，滴灌技術可與施肥系統相結合，實現水肥一體化。通過滴灌帶將肥料溶液直接輸送到作物根系附近，大大提高了肥料利用率。在甘肅的一些農作物種植試驗中，水肥一體化滴灌技術使氮肥利用率從傳統灌溉的30%提升至55%，磷肥利用率從15%提高至30%。這種精準的水肥供應方式，不僅提高了作物產量，還減少了肥料對環境的污染。

4.2 噴灌系統的合理布局

噴灌系統通過噴頭將水分散成細小水滴，均勻噴灑到田間，具有節水、省工、灌溉效率高等優點。在甘肅部分地勢平坦、存在季節性干旱問題的區域，科研人員依據地形和作物需水規律，合理布局噴灌設備，采用中低壓噴灌技術。與傳統地面灌溉相比，噴灌技術使每畝灌溉水量減少25%。噴灌的均勻性有效避免了局部積水和鹽分積聚問題，使土壤濕潤更加均勻。在當地的一些農作物種植試驗中，噴灌地塊的作物根系發育良好，植株生長健壯。對比試驗表明，噴灌地塊作物產量比傳統灌溉地塊提高22%。

另外，噴灌系統還能有效減少水土流失。在噴灌過程中，水滴對土壤表面的沖擊力較小，能夠保護土壤結構，防止土壤侵蝕。特別是在坡地和沙質土壤地區，噴灌技術的應用對農田生態環境保護意義重大。通過合理設計噴灌系統的噴頭間距、噴灑角度和工作壓力，可進一步提高噴灌的均勻性和灌溉效率，實現水資源的高效利用。

4.3 智能灌溉系統的構建

基于物聯網和GIS技術的智能灌溉系統，可實時監測土壤墑情、氣象數據和作物需水信息。在山東壽光蔬菜大棚，智能灌溉系統根據傳感器數據自動控制灌溉時間和水量，相比人工灌溉節水35%。該系統還能結合土壤鹽分監測，調整灌溉策略，防止鹽分積累。實際應用顯示，采用智能灌溉系統后，大棚蔬菜發病率降低20%，產量提高30%，實現了精準灌溉和高效管理（詳見表1）。

5 結語

土壤鹽堿化防治技術與灌溉模式優化是一項系統工程，需要物理、化學、生物等多種手段協同應用，結合不同區域土壤特點和作物需求，制定個性化治理方案。物理改良技術快速降低土壤鹽分，化學調控手段精準調節土壤酸堿度，生物修復途徑則從生態層面改善土壤環境，而優化灌溉模式可從源頭上防止鹽分積聚。

參考文獻

[1] 劉守芳.東營市基層農業技術推廣的優化路徑[J].新農業，2024（11）：61-62.

[2] 王洪富，高進華，袁桂萍，等.酸性肥料開發可行性分析[J].磷肥與復肥，2020，35（10）：19-20.

[3] 朱紫檀，洪曉松，張曉寧，等.鹽地堿蓬耐鹽堿響應機制研究進展[J].現代農業科技，2024（6）：94-97.